Test y Pruebas del Módulo led P10

Estos módulos son una matriz de led conformado por 512 leds, prácticamente se han estandarizado, actualmente todos los fabricantes optan por el mismo diseño, me refiero al tipo de arreglo, escaneo y comunicación que estos tienen. Son amplia mente utilizada en la industria, negocios, autobuses, marcadores y todo tipo de sector donde se use un medio de visualización en pleno luz del día.

Además ya existen controladores de estos módulos, que se fabrican por más de 1000 unidades,  sin embargo, cuando deseamos algo personalizado, como agregarle un sensor u otros tipos de trabajo. Realmente necesitamos realizar una ingeniería inversa a estos módulos. Tienen bastante tiempo en el mercado, que hace posible su reducción de precio. Son fabricados y diseñados para uso en interior y exterior.

Al costado tenemos un controlador basado en ATSAM, todas estas tarjetas son sistemas cerrados. Significa que no podemos agregarle sensores de distintos tipos, o realizar un proyecto personalizado.

  Características que sobre resaltan:

• Son diseñadas para operar bajo el sol, lluvia y polvo.
• La comunicación es fácil de implementar.
• Es modular, apilando varios de ellos obtenemos mayor tamaño.
• El tipo de escaneo que soporta es ¼ , significa un brillo alto.
• Puedes juntarlos utilizando los pernos imanes.

Características Técnicas – modulo p10:

• Modelo P10.
• De un solo color.
• Medidas de 16x32cm.
• Voltaje de alimentación 5V.
• Resistente al agua.
• Arreglo de leds 16×32 pixeles.
• Puerto comunicación HUB12.
• Leds tipo dip separadas a 10mm.

Puerto comunicación HUB12.

Estos módulos tienen una entra de comunicación serie y también la salida. Es decir los datos entran sincronizados con una señal de reloj. Internamente estos están construidos en base a registros de desplazamiento. La velocidad a la que iremos rodando los bits hacia los registros, determinara cuantos módulos podremos controlar.

En la imagen del costado es el puerto hub12, las señales de control son los pines A , B, CLK, SCLK, OE y R. El resto lo podemos enviar a GND. Donde A y B Selecciona las filas que mostraremos, CLK es el reloj, SCLK es para enclavar los datos en los registros, R es el pin donde entran los datos bit a bit, OE es el que finalmente habilita el brillo de los leds.

Formas de enviar los bits hacia los módulos.

Una forma básica es ir imprimiendo los bits en el pin de un microcontrolador, utilizando las instrucciones de comparación, salto y corrimiento. Esta forma tiene una desventaja que es la velocidad, debemos recordar que a mayor velocidad en imprimir los bits, podremos controlar mayor cantidad de módulos led matriciales. Esta forma también es conocido como SPI por software.

La opción más adecuada, es utilizar el interfaz SPI por hardware que están incorporados en los microcontroladores de distintos fabricantes.

Los de arquitectura AVR, en concreto los atmegas328p tienen una velocidad máxima de 10 MHZ en su puerto SPI, que nos da unos 1.2Mbytes/seg. En cambio con la arquitectura de los pic (pic18f4550) es de 12MHZ, que nos da unos 1.4Mbytes/seg. y Finalmente el STM32F103 su puerto SPI corre a 18Mhz.

 

Realizando  ingeniera inversa de estos módulos.

Están constituidos por 16 registros de desplazamiento 74hc595, cada uno de estos registros controlan 8 leds, 16×8 = 128 leds, sin embargo cada módulo contiene 16×32=512 Leds. Aquí es donde entra el tipo de Escaneo, para poder controlar todos los leds. El escaneo no es más que mostrar por partes, es decir  para hacer brillar todos los leds, necesitamos activar los leds por partes, primero los 128leds, luego los otros 128 hasta llegar a los 512 leds. Ahora si  dividimos 512/128 = 4 este vendría ser el tipo de scan para nuestro modulo. Al encender los led por partes, es necesario hacerlo rápido para que nuestra vista no pueda percibir el parpadeo.

En toda mi experiencia, aún no he encontrado módulos P10 en un solo color con distinto tipo de Escaneo al 04. Los módulos a colores si están fabricados en distintos tipos de scan.

En esta siguiente imagen podemos apreciar la conexión de estos registros dentro del módulo led.

Estos módulos tienen 16 filas, como tenemos el scan tipo 4, podemos deducir que las filas se encenderán 4 en 4. Hora para seleccionar que fila primero encendemos, tenemos dos pines  de dirección que son el A y B estos pines corresponde al hub12 del módulo led p10.

En la anterior imagen, tenemos exactamente las filas que se activan al combinar los estados de los pines A y B.

Dentro del módulo aparte de los registros podemos apreciar otro registro el 74hc138. Este demultiplexor se encarga de activar las filas correspondientes. Aparte de estos registros encontramos los mosfet de canal P que juntamente con el registro 74hc138 controlan la corriente de 128 leds, es decir de las 4 filas. Y finalmente tenemos el registro 74hc245, este se encarga de que los niveles de voltaje del bus de datos y direcciones estén dentro de su rango de 3v- 5v.

Pasos para barrer el matriz módulo led p10.

1. Deshabilitar el brillo con el pin OE.
2. Cargar los registros
3. Enclavar los datos cargados con el pin SCLK.
4. Poner la dirección en los pines A y B.
5. Habilitar el brillo con pin OE.

Estos pasos se repiten hasta barrer toda la matriz led con los pines A y B. Finalmente este es un bucle que constantemente el microcontrolador está realizando.